高中化学甲烷的教学案例设计及反思

彭光明

【摘 要】甲烷是重要的能源之一，西气东输的天然气，农村的有机物发酵所产生的沼气，其主要成分都是甲烷，甲烷与人们的生活生产联系十分密切。可是甲烷的实验室制备是一个难做的实验，教学效果都不太理想。因此本文结合教学过程及反思，总结了该实验探究的一些方法及经验。

【关键词】高中化学；甲烷；实验；教学设计

一、高中化学甲烷的教学导入设计

甲烷是一种重要的绿色能源。在高中化学课程导入过程中，教师可以利用生活现象来进行引入，这样不仅可以贴近学生的生活，还能培养学生善于观察、善于提问的品质。

师： 在农村里我们煮饭烧菜时往往看不到管道煤气，也不再使用浓烟滚滚的柴火。大家知道从灶里面冒出来的是什么气体吗？

以生活實际出发，进行课堂的导入，再引进新课学习，有利于学生从身边出发去探索发现化学知识。等学生开始想进一步了解这一可燃气体时，教师再顺势进行教学内容的介绍：天然气、沼气和煤矿坑道里产生的坑气的主要成分都是甲烷。其中，在我们国家天然气已经进入大部分城市家庭，沼气也已成为很多农村家庭主要的能源。现在世界石油资源争夺战越演越烈，甲烷可以作为一种非常好的替代能源，目前有些城市的汽车已经以天然气作为燃料。那么，甲烷具有怎样的性质呢？带着问题引导学生走进堂课的学习当中。

二、以问题为“向导”，探索化学奥秘、动手实验的过程

学而不思则罔，思而不学则殆。在教学的过程中，教师要善于利用问题作为“向导”指引学生一步一步地走进高中化学的探索殿堂。巧设疑问则是教师充分发挥教学艺术的方法之一，因此，在动手探索化学知识的过程中，教师要将设疑作为一块块学生“过河”探索的石头，让学生踩着石头过河探索发现。

例如通过课本预习，学生了解实验1中甲烷是一种无色、无味的气体。在实验2可以发现：甲烷燃烧时火焰明亮并呈淡蓝色，在气体燃烧的火焰上方罩一个干燥烧杯，观察烧杯壁有液滴生成，迅速倒转烧杯，向烧杯中加入少量澄清的石灰水观察到有白色沉淀产生。

在实验3中得知：酸性高锰酸钾溶液无明显变化。那么，这时候，教师就可以为学生设计以下的疑问，激发学生去思考：

首先，根据实验1的实验现象，结合生活实际，试总结甲烷的物理性质；

其次，请解释实验2中，把一干燥的小烧杯罩在火焰上，后迅速倒转烧杯，向烧杯中加入少量澄清的石灰水的目的，并书写出甲烷燃烧的化学反应方程式；

最后，根据酸性高锰酸钾溶液的性质，试解释实验3的实验现象说明什么问题。

【学生活动】充分思考、讨论，书写的甲烷的分子式、电子式、结构式

【问题1】根据实验1的实验现象，结合生活实际，试总结甲烷的物理性质：甲烷是一种无色、无味的气体，熔点低，密度小于空气，难溶解于水。

【问题2】学生总结，在甲烷燃烧的火焰上方罩一个干燥烧杯，观察烧杯壁有无液滴生成证明是否有水生成；向烧杯中加入少量澄清的石灰水，观察有无白色沉淀生成的目的是证明是否有二氧化碳生成。甲烷的氧化反应：CH■+2O■→CO■+2H■O。

教师这个时候可以继续追问：我国煤资源非常丰富，许多煤矿都是瓦斯煤矿，容易发生瓦斯爆炸事故，造成人员伤亡和财产损失。请你分析，在什么情况下容易发生矿井瓦斯爆炸？对此应采取哪些安全措施？

【学生思考后回答】瓦斯遇到明火容易发生矿井爆炸；为避免瓦斯爆炸，井下应严禁烟火。

【提问】根据酸性高锰酸钾溶液的性质，试解释实验3的实验现象说明什么问题。

【学生回答】高锰酸钾是实验室中常用的强氧化剂，而甲烷不能使高锰酸钾溶液褪色，说明甲烷不能被酸性高锰酸钾溶液氧化。

【教师小结】通过这个实验，我们可以看出甲烷虽然能与氧气发生氧化反应，但不能被其他氧化剂氧化，也就是说甲烷的化学性质较稳定。

【过渡】虽然甲烷的化学性质较稳定，但它在一定条件下也可以与其他物质发生反应。

【演示实验】取一支大试管，用排饱和食盐水的方法收集体积比为1：4的甲烷和氯气，用橡皮塞塞好管口，放在光亮的地方。大约3分钟后，将试管倒立于盛有饱和食盐水的水槽中，并取下试管上的橡皮塞，观察实验现象。

【学生总结】试管中的水面上升，气体的颜色变浅，试管的内壁上有油状液滴，水槽中有无色晶体析出。

教师继续追问：试管中的水面上升，气体的颜色变浅，试管的内壁上有油状液滴，说明什么问题？

【学生回答】甲烷和氯气在光照下发生化学反应，且有难溶于水的物质生成。

教师最后点拨：强调观察反应过程中物质断键和成键的情况。在光的作用下，甲烷中一个碳氢键、氯气中的共价键断裂，甲烷中的氢原子被氯原子来代替生成一氯甲烷和氯化氢。此时这个反应并没有结束，甲烷中的其他的氢原子也会逐步被氯原子代替。

三、甲烷教学设计的反思

1.甲烷的燃烧反应，学生在初中已经学过，之所以补充甲烷与高锰酸钾的反应，一方面通过对比，说明甲烷在通常条件下是稳定的，在一定条件下，甲烷也可以发生氧化反应；另一方面，将来学习乙烯的性质时，可以将甲烷、乙烯的性质进行对比，以加深印象。

2.甲烷的取代反应是本节课的重点和难点，甲烷和氯气的取代反应的实验学生操作起来比较困难，可由教师演示，同时组织学生认真观察实验现象，然后由实验现象入手，提出问题，逐步揭示甲烷与氯气反应的实质。

3.教师演示氯气与甲烷取代反应的实验3分钟是否能有明显的实验现象，因为这个反应进行得比较慢。实验现象中有无色晶体析出在后面的讨论中没有出现，会不会留下疑点。建议课下组织学生搜集、查阅相关的信息，收集和分析信息，得出正确解释，这样学生通过合作，既完成了资料的收集，又锻炼了获取信息的能力，加深了对知识的理解。

4. 讨论取代反应概念时与置换反应作了对比是为了加深对这个概念的理解，可是放在前面是否冲淡了这节课的主题，建议教师可将取代反应与置换反应的对比作为课下思考题，由学生对比思考或互相讨论得出结论，这样可以锻炼学生的自学能力。